JP7425687B2 - Power system stabilization system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電力系統で事故が発生した際に電源制限を実施して発電機の同期安定性を維持する電力系統安定化システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a power system stabilization system that maintains synchronization stability of generators by restricting power supply when an accident occurs in the power system.
従来、発電機の脱調現象(発電機が同期外れを起こし不安定な運転状態になること)の発生を未然に防止し、電力系統の同期安定性を維持する系統脱調・事故波及防止リレーシステム(以下、電力系統安定化システム)に関する技術が開示されている(例えば、非特許文献1)。 Traditionally, system out-of-step/accident prevention relays have been used to prevent generator out-of-sync phenomena (generators becoming out of synchronization and resulting in unstable operation) and to maintain synchronization stability in the power system. Techniques related to systems (hereinafter referred to as power system stabilization systems) have been disclosed (for example, Non-Patent Document 1).
非特許文献1において開示されているオンライン事前演算形の電力系統安定化システムは、オンラインで入手した系統情報(例えば、電力系統の接続状態や需給状態を含む)を用いて、予め設定した想定事故毎に過渡安定度演算を実施して、想定事故毎の制御内容を決定し、その決定結果に基づいて制御テーブルを設定する。電力系統安定化システムは、実際に事故が発生した際、事故種別と制御テーブルとを照合して制御を実施する。
The online pre-calculation type power system stabilization system disclosed in Non-Patent
なお、制御内容とは事故発生時に解列する発電機である。「解列」とは電力系統から切り離すことであり、以下では「遮断」または「電制」と表現する場合がある。また、事故の影響が電力系統全体に波及するのを防止するために一部の発電機を電力系統から強制的に遮断する制御のことを電源制限、または電制と称する。以下の説明において、電源制限の対象として選択された発電機などの制御対象のことを電制対象、電制対象を決定する処理のことを電制対象選択と称する。なお、制御内容には、電源制限に加え、発電機の加速を抑制するタービン高速バルブ制御(EVA;Early Valve Actuation)が含まれてもよい。また、電制対象は、電力系統に同期連系する火力発電機や原子力発電機などの同期発電機(以下、同期機)に限定せず、太陽光パネルで生成された直流電力をPCS(Power Conditioning Subsystem)で交流電力に変換して電力系統へ供給する太陽光発電や、風力発電機で発電した交流電力をコンバーターで直流電力に変換した後に交流電力に再度変換して電力系統へ供給する風力発電などの同期機でない電源(以下、非同期機)が電制対象に含まれてもよい。 Note that the control content is the generator that is disconnected in the event of an accident. "Disconnecting" means disconnecting from the power grid, and hereinafter may be expressed as "shutdown" or "electrification." In addition, control for forcibly shutting off some generators from the power system in order to prevent the effects of an accident from spreading to the entire power system is called power supply restriction or electricity control. In the following description, a control target such as a generator selected as a power restriction target is referred to as a power restriction target, and a process for determining a power restriction target is referred to as power restriction target selection. Note that the control content may include, in addition to power supply restriction, turbine early valve actuation (EVA) that suppresses acceleration of the generator. In addition, the target of electrical blackouts is not limited to synchronous generators (hereinafter referred to as synchronous generators) such as thermal power generators and nuclear power generators that are synchronously connected to the power grid, but also direct current power generated by solar panels (PCS). Solar power generation that is converted into AC power by a conditioning subsystem and supplied to the power grid, and wind power that is converted from AC power generated by a wind generator to DC power by a converter and then converted back to AC power and supplied to the power grid. Power sources that are not synchronous machines such as power generators (hereinafter referred to as asynchronous machines) may also be included in the power control target.
図1は、従来のオンライン事前演算形の電力系統安定化システムSSの構成図である。電力系統安定化システムSSは、例えば、中央演算装置9と、中央制御装置10と、事故検出端末装置11と、制御端末装置12とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional online pre-calculation type power system stabilization system SS. The power system stabilization system SS includes, for example, a
なお、中央演算装置9は、「中央演算装置(事前演算部)」と称される場合があり、その際、中央制御装置10は、「中央演算装置(事後制御部)」と称される場合がある。なお、中央演算装置9および中央制御装置10は、それぞれの機能を統合してひとつの装置として構成される場合がある(例えば、特許文献1)。
Note that the
図2は、電力系統安定化システムSSが設置された電力系統Eの構成図である。電力系統Eは、例えば、上述の電力系統安定化システムSSに加え、さらに、発電機1と、母線2と、送電線または変圧器3と、遮断器(CB)4と、電流計測器(CT)5と、電圧計測器(VT)6と、事故除去リレーシステム7とを備える。
FIG. 2 is a configuration diagram of a power system E in which a power system stabilization system SS is installed. For example, in addition to the power system stabilization system SS described above, the power system E further includes a
電力系統安定化システムSSの構成要素である中央演算装置9、中央制御装置10、事故検出端末装置11、および制御端末装置12は、通信設備8(例えば、信号線や通信装置など)により接続される。事故検出端末装置11は、例えば、変電所などに設置される。また、制御端末装置12は、例えば、発電所などに設置される。中央制御装置10は、他の装置との通信が可能な個所に設置され、事故検出端末装置11や制御端末装置12と同じ場所に設置されることもある。また、中央制御装置10は、事故検出端末装置11や制御端末装置12の機能を含めて構成されることがある。中央演算装置9は、系統情報をオンラインで入手できるよう中央給電指令所など給電情報網Nと接続可能な個所に設置される。
The
電力系統安定化システムSSを構成する中央演算装置9と、中央制御装置10と、事故検出端末装置11と、制御端末装置12は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ(ハードウェア)がプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integrated circuit)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等のハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等の記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROM等の着脱可能な記憶媒体(非一過性の記憶媒体)に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置150や記憶装置160にインストールされてもよい。記憶装置150および記憶装置160は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、またはRAM(Random Access Memory)等により構成される。
The
中央演算装置9は、例えば、系統情報収集手段101と、系統モデル作成手段102と、解析条件設定手段103と、安定度判定手段104と、電制対象選択手段105と、記憶装置150とを備える。記憶装置150は、例えば、中央演算装置9において実行されるプログラム、系統設備データ151、想定事故データ152、電制候補データ153、および制御テーブル154などを記憶する。
The
系統情報収集手段101は、給電情報網Nを介して電力系統Eから入力された系統情報(給電用オンラインデータ)を収集する。系統設備データ151には、例えば、電力系統Eを構成する発電機や送電線、変圧器など各種設備のインピーダンスなどの情報が含まれる。系統情報とは、例えば、遮断器(CB)4の入切状態で把握できる電力系統Eの接続状態、電流計測器(CT)5や電圧計測器(VT)6で計測された電気量情報で把握できる電力の需給状態、潮流状態に関する情報である。一定の周期または系統情報の更新周期で、給電情報網Nから提供される系統情報は、系統情報収集手段101により収集される。系統情報収集手段101は、収集した系統情報を系統モデル作成手段102に出力する。
The system information collecting means 101 collects system information (online data for power supply) input from the power system E via the power supply information network N. The
系統モデル作成手段102は、例えば、系統情報収集手段101から入力された系統情報と、系統設備データ151に基づいて、後述する中央演算装置9で所定の周期で繰り返し実施する一連の処理における今回の処理タイミングの系統状態を表す解析用系統モデルを作成する。系統モデル作成手段102は、作成した解析用系統モデルを、解析条件設定手段103に出力する。
The system model creation means 102, for example, based on the system information inputted from the system information collection means 101 and the
解析条件設定手段103は、例えば、系統モデル取得部103aと、解析条件設定部103bとを備える。系統モデル取得部103aは、系統モデル作成手段102により作成された解析用系統モデルを取得する。解析条件設定部103bは、系統モデル取得部103aにより取得された解析用系統モデルと、想定事故に関する定義が格納された想定事故データ152(図5参照)を参照して得られた想定される事故種別のデータとに基づいて、解析条件を設定する。解析条件には、例えば、想定事故に対して当該事故の発生時に制御を行う電制対象の組合せの情報が含まれる。想定事故には、例えば、事故を監視する監視点(例えば、送電線等)と、その事故様相とを示す情報が含まれる。解析条件設定部103bは、設定した解析条件を、安定度判定手段104に出力する。監視点は系統事故の発生を監視する電力系統設備のことであり、事故点と呼ぶ場合もある。
The analysis
安定度判定手段104は、解析条件設定部103bから出力された解析条件に基づいて、過渡安定度演算を行う。
The
安定度判定手段104は、例えば、解析条件取得部104aと、過渡安定度演算部104bと、安定度判定部104cとを備える。
The
解析条件取得部104aは、解析条件設定手段103により設定された解析条件を取得する。過渡安定度演算部104bは、解析条件取得部104aにより取得された解析条件に基づいて、解析条件に設定された想定事故が発生した際の電力系統の振る舞いをシミュレーションする過渡安定度演算を行う。安定度判定部104cは、過渡安定度演算部104bにより得られた過渡安定度演算の結果に基づいて、当該解析条件において電力系統に並列する発電機が脱調現象を生じることなく電力系統を安定に運用できるか否かを判定する。安定度判定部104cは、脱調する発電機がある場合に不安定、すべての発電機が同期運転を保てる場合は安定と判定する。安定度判定部104cは、過渡安定度演算の結果と、同期安定性に関する判定結果を電制対象選択手段105に出力する。図1では、過渡安定度演算の結果と、同期安定性に関する判定結果とを合わせて、「安定度判定結果」として示している。
The analysis
電制対象選択手段105は、例えば、電制対象選択部105aと、制御テーブル設定部105bとを備える。
The electricity restriction
電制対象選択部105aは、安定度判定部104cにより出力された同期安定性に関する判定結果が不安定のとき、制御対象とする発電機を選択する。電制対象選択部105aは、制御対象とする発電機を電制候補データ153に設定された発電機の中から選択する。電制対象選択部105aは、例えば、安定度判定部104cにより出力された過渡安定度演算の結果を用いて電制候補データ153に設定された発電機について、当該発電機を電制した場合の安定化効果を表す指標を演算し、その安定化効果指標に基づいて電制対象となる発電機を選択する。制御テーブル設定部105bは、電制対象選択部105aにより選択された各想定事故における電制対象の組合せを制御テーブル154に設定する。また、制御テーブル設定部105bは、設定した制御テーブル154を中央制御装置10へ送信する。
The power control
なお、上述した中央演算装置9の一連の処理は、所定の周期で繰り返し行われる。所定の周期とは、例えば、すべての想定事故について制御テーブルの更新が完了する時間(例えば、30秒)である。また、所定の周期は、電力系統Eの規模や想定事故の数、中央演算装置9の処理能力に基づいて電力系統安定化システムSSの管理者により設定されてもよい。
Note that the above-described series of processing by the
中央制御装置10は、例えば、電制対象決定手段106と、記憶装置160とを備える。記憶装置160は、例えば、中央制御装置10において実行されるプログラムや、制御テーブル161などを記憶する。
The
電制対象決定手段106は、例えば、制御テーブル取得部106aと、照合処理部106bとを備える。
The electricity restriction
制御テーブル取得部106aは、中央演算装置9により送信された制御テーブル154を受信して、記憶装置160に制御テーブル161として記憶させる。照合処理部106bは、後述する事故検出端末装置11から電力系統Eの事故種別に関する情報を取得した際、その事故種別に対応付けられた想定事故における電制対象の組合せを、制御テーブル161を照合して取得し、取得した電制対象の組合せを実際の電制対象として決定し、電制対象を制御する制御端末装置12に対して電制指令を送信する。
The control table acquisition unit 106a receives the control table 154 transmitted by the
事故検出端末装置11は、例えば、事故種別検出手段107を備える。事故種別検出手段107は、電力系統Eから系統情報を取得して、電力系統Eにおける系統事故の発生を検出し、さらに系統事故を検出した場合にはその事故種別を判別する。事故検出端末装置11は、系統事故の発生を検出すると、事故種別を判別して中央制御装置10へ送信する。
The accident
制御端末装置12は、例えば、制御手段108を備える。制御手段108は、中央制御装置10から受信した電制指令に基づいて、対象の電制対象に対し遮断指令を送信する。
The
図3は、中央演算装置9による処理の一例を示すフローチャートである。図3に示すフローチャートの処理は、所定の周期で繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing by the
まず、系統情報収集手段101は、給電情報網Nを介して、電力系統Eの系統情報を収集する(ステップS1)。次に、系統モデル作成手段102は、収集された系統情報と系統設備データ151に基づいて状態推定計算や系統縮約等を行い、電力系統Eの解析用系統モデルを作成する(ステップS2)。
First, the system information collecting means 101 collects system information of the power system E via the power supply information network N (step S1). Next, the system model creation means 102 performs state estimation calculations, system reduction, etc. based on the collected system information and
次に、解析条件設定手段103は、ステップS2において作成された解析用系統モデルと想定事故データ152に基づいて解析条件を設定する(ステップS3)。次に、安定度判定手段104は、ステップS3において設定された解析条件の過渡安定度演算を行う(ステップS4)。 Next, the analysis condition setting means 103 sets analysis conditions based on the analysis system model created in step S2 and the assumed accident data 152 (step S3). Next, the stability determining means 104 performs a transient stability calculation of the analysis conditions set in step S3 (step S4).
次に、安定度判定手段104は、ステップS4の過渡安定度演算の結果に基づき、想定事故が仮に発生した場合、電力系統Eに連系するすべての同期機が脱調することなく安定運転を維持できるか否かを判定する(ステップS5)。ステップS5において安定度判定手段104は、同期機が脱調しない場合に同期安定性は安定、同期機に脱調が生じる場合に同期安定性は不安定と判定する。 Next, based on the result of the transient stability calculation in step S4, the stability determining means 104 determines whether all the synchronous machines connected to the power system E will operate stably without stepping out if a hypothetical accident occurs. It is determined whether or not it can be maintained (step S5). In step S5, the stability determining means 104 determines that the synchronous stability is stable if the synchronous machine does not step out of synchronization, and determines that the synchronous stability is unstable if the synchronous machine loses synchronization.
図4は、過渡安定度演算結果の一例を示す図である。図4は、時刻tFで想定事故が発生し、時刻tCで事故除去、時刻tGSで電制を実施した際の電力系統に連系している発電機の出力Peと位相角差δ、および周波数fのシミュレーション波形である。なお、位相角差δは基準発電機と当該発電機の内部位相角の差である。各イベントの発生時刻は、時刻tFを起点(0秒)とすれば、時刻tCは事故除去リレーシステムと遮断器等の動作時間で決まり、例えば60ミリ秒程度、時刻tGSは電力系統安定化システムと遮断器等の動作時間で決まり、例えば200ミリ秒程度である。この例のように、位相角差δが発散することなく発電機の同期運転が維持される結果のとき、ステップS5において同期安定性が安定であると判定される。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a transient stability calculation result. Figure 4 shows the output P e of the generator connected to the power grid and the phase angle difference when a hypothetical accident occurs at time t F , the accident is removed at time t C , and power cuts are implemented at time t GS . δ and a simulation waveform of frequency f. Note that the phase angle difference δ is the difference between the internal phase angles of the reference generator and the generator. The time at which each event occurs is determined by the operating time of the fault elimination relay system and circuit breakers, etc., for example , approximately 60 milliseconds, and time t GS is determined by the operating time of the fault elimination relay system and circuit breakers , etc. It is determined by the operating time of the stabilization system, circuit breaker, etc., and is, for example, about 200 milliseconds. As in this example, when the result is that the synchronous operation of the generators is maintained without the phase angle difference δ diverging, it is determined in step S5 that the synchronous stability is stable.
ステップS5で安定と判定しなかった場合、電制対象選択手段105は、その想定事故が発生した際に電制する発電機(同期機)を電制候補データ153の中から選択し、選択した電制対象を追加し、ステップS3へ処理を戻す(ステップS6)。この場合、解析条件設定手段103は、ステップS3において、ステップS6で選択した電制対象を電制する条件を含む解析条件を設定する。
If it is not determined that the power is stable in step S5, the electrical power reduction target selection means 105 selects a generator (synchronous machine) to be electrically controlled when the assumed accident occurs from the electrical power
ステップS5で安定と判定した場合、電制対象選択手段105は、すべての想定事故の安定度判定を完了したか否かを判定する(ステップS7)。すべての想定事故の安定度判定を完了していないと判定した場合、電制対象選択手段105は、ステップS3へ処理を戻し、次の想定事故の安定度判定を行う。すべての想定事故の安定度判定を完了したと判定した場合、電制対象選択手段105は、制御テーブル154を設定して(ステップS8)、本フローチャートの処理を終了する。 When it is determined that the vehicle is stable in step S5, the electrical control target selection means 105 determines whether or not stability determinations for all hypothetical accidents have been completed (step S7). If it is determined that the stability determinations for all hypothetical accidents have not been completed, the electrical control target selection means 105 returns the process to step S3 and performs the stability determination for the next hypothetical accident. If it is determined that the stability determination for all hypothetical accidents has been completed, the electric control target selection means 105 sets the control table 154 (step S8), and ends the process of this flowchart.
図5は、想定事故データ152に含まれる内容の一例を示す図である。図中のNFは想定事故の数であり、自然数である。想定事故データ152には、例えば、想定事故を識別するための想定事故番号と、監視点と、監視点において検知される事故様相などの情報が含まれる。図中の「3Φ6LG-O」等の情報は事故様相を表すコードである。監視点と事故様相の組合せを事故種別と称す。解析条件設定部103bは、例えば、系統モデル取得部103aにより取得された解析用系統モデルと、想定事故データ152に含まれる想定事故と、電制対象選択手段105で選択した電制対象の組合せとを用いて、解析条件を設定する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of contents included in the assumed
図6は、安定化効果を表す指標に基づいて電制対象を選択する電制対象選択部105aの処理の一例を示すフローチャートである。図6のフローチャートの処理は、図3に示すフローチャートのステップS6に対応する処理である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the process of the power restriction
まず、電制対象選択部105aは、電力系統安定化システムSSが制御可能な発電機、すなわち制御端末装置12が設置された発電機を記録した電制候補データ153に基づいて電制候補を選択する(ステップS601)。
First, the power restriction
図7は、電制候補データ153の一例を示す図である。図中のNGAは電制候補発電機の数であり、自然数である。電制候補データ153には、例えば、電制候補の発電機を識別するための電制候補番号と、電源名称と、電源の種別などの情報が含まれる。電制候補データ153は、想定事故の監視点毎に設けられてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the electric
電制対象選択部105aは、電制候補データ153に設定された発電機NGA台の中から、式(1)または式(2)の判定条件を用いて最初に発電機が不安定と判断された時点から、一定時間内に不安定と判定された発電機NGS台を電制候補として選択する。すなわち、電制対象選択部105aは、判定条件を満たさない電制候補の発電機を電制候補から除外する。NGSは自然数であり、NGS≦NGAの関係にある。
The electric power restriction
{δi(t)-δS(t)}≧δk ・・・(1) {δ i(t) −δ S(t) }≧δ k ...(1)
{δi(t)-δS(t)}≧δkかつ{ωi(t)-ωS(t)}≧ωk・・・(2) {δ i(t) -δ S(t) }≧δ k and {ω i(t) -ω S(t) }≧ω k ...(2)
ここで、δi(t)は時刻tにおける電力系統E内の発電機の内部位相角、ωi(t)は時刻tにおける電力系統E内の発電機の角速度、δS(t)は時刻tにおける基準発電機の内部位相角、ωS(t)は時刻tにおける基準発電機の角速度、iは発電機番号(i=1~NGA)、tは過渡安定度演算におけるシミュレーション時間、δkおよびωkはしきい値である。 Here, δ i(t) is the internal phase angle of the generator in power system E at time t, ω i(t) is the angular velocity of the generator in power system E at time t, and δ S(t) is the time The internal phase angle of the reference generator at time t, ω S(t) is the angular velocity of the reference generator at time t, i is the generator number (i = 1 to N GA ), t is the simulation time in the transient stability calculation, δ k and ω k are thresholds.
ステップS601の処理の後、電制対象選択部105aは、電制候補として選択された発電機NGS台について加速エネルギーを安定化効果指標AEとして演算し(ステップS602)、電力系統Eの運用制約を考慮した重み係数を用いて安定化効果指標AEを補正して(ステップS603)、安定化効果指標AEが最大の発電機を追加する電制対象として選択する(ステップS604)。
After the processing in step S601, the power restriction
図8は、過渡安定度演算結果を用いて電制候補の安定化効果指標AEを演算した結果の一例を示す図である。図示のように、例えば、電制候補の発電機それぞれの内部位相角差、角速度差、安定化効果指標などの情報が含まれる。電制対象選択部105aは、安定化効果指標AEの大きい発電機を電制対象として選択する。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the results of calculating the stabilization effect index AE of the power restriction candidate using the transient stability calculation results. As shown in the figure, for example, information such as internal phase angle difference, angular velocity difference, and stabilization effect index of each power control candidate generator is included. The power restriction
以上が、従来の電力系統安定化システムSSにおける電制対象選択部105aの処理である。制御テーブル設定部105bは、電制対象選択部105aで選択された電制対象を制御テーブルへ設定する。
The above is the process of the power cut
なお、ステップS6で選択する電制対象は、火力発電機や原子力発電機などの同期機に限定せず、再生可能エネルギー電源(以下、再エネ電源)である太陽光発電や風力発電などの非同期機が含まれてもよい。非同期機を電制対象とする場合、例えば、特許文献2、非特許文献2に記載されている電制対象の選択方法を適用することができる。特許文献2では同期機よりも再エネ電源を優先して電制する電力系統安定化システムが提案されている。非特許文献2では再エネ電源を電制対象とする系統安定化システムにおいて電制する再エネ電源の選択方法に関する検討内容が記載されている。
Note that the power cut targets selected in step S6 are not limited to synchronous machines such as thermal power generators and nuclear power generators, but also asynchronous machines such as solar power generation and wind power generation that are renewable energy power sources (hereinafter referred to as renewable energy power sources). Machines may be included. When an asynchronous machine is to be subjected to electrical control, for example, methods for selecting electrical control targets described in
図9は、制御テーブル154に含まれる内容の一例を示す図である。制御テーブル154には、例えば、想定事故番号と、電制対象選択手段105で選択した電制対象などの情報が含まれる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of contents included in the control table 154. The control table 154 includes information such as a hypothetical accident number and the electrical restriction target selected by the electrical restriction target selection means 105, for example.
図9に示す制御テーブル154には、例えば、想定事故番号が「1」の事故、すなわち図5に示すA変電所のX送電線で3Φ6LG-Oの事故が発生した場合は、図2に示した発電機1のうち発電機SG1およびSG2を電制し、想定事故番号が「2」の事故の場合は発電機SG1を電制することが規定されている。
For example, in the control table 154 shown in FIG. 9, if an accident with the assumed accident number "1" occurs, that is, a 3Φ6LG-O accident on the X transmission line of the A substation shown in FIG. 5, the control table 154 shown in FIG. Among the
このように、従来の電力系統安定化システムSSでは、一部の発電機を電制することによって他の発電機の脱調を防止し、電力系統の同期安定性を維持する。電制する発電機は、火力発電や原子力発電などの同期機が主であり、太陽光発電や風力発電などの非同期機を電制対象とする系統安定化システムSSは少ない。 In this way, in the conventional power system stabilization system SS, by controlling some of the generators, the other generators are prevented from losing synchronization, and the synchronization stability of the power system is maintained. The generators that are subject to power regulation are mainly synchronous machines such as thermal power generation and nuclear power generation, and there are few grid stabilization system SS that target asynchronous machines such as solar power generation and wind power generation.
従来の電力系統安定化システムSSで主に同期機を電制対象とする理由として、太陽光発電や風力発電などの非同期機は火力発電や原子力発電などの同期機に比べて1電源あたりの出力が小さいため、同期機の脱調を防止するためには多数の非同期機を電制する必要があること、脱調しない非同期機の再エネ電源を電制するよりも脱調する同期機を電制する方が電制対象に選択した理由が分かり易く理解を得やすいこと、などが考えられる。 The reason why conventional power system stabilization systems SS mainly target synchronous machines is that asynchronous machines such as solar power generation and wind power generation have a lower output per power source than synchronous machines such as thermal power generation and nuclear power generation. is small, so it is necessary to electrically control many asynchronous machines in order to prevent synchronized machines from losing synchronization, and it is necessary to electrically control a synchronous machine that loses synchronization rather than electrically controlling the renewable energy power source of an asynchronous machine that does not lose synchronization. One possible explanation is that it is easier to understand the reason why the person was selected as the subject of the electric control.
今後、太陽光発電や風力発電などの非同期機である再エネ電源の導入が拡大することが想定されている。電力系統に連系する電源に占める非同期機の割合(以下、非同期機率)が大きい電力系統は、非同期機率が小さい電力系統に比べて電力系統に連系している回転機に蓄えられている運動エネルギー(以下、慣性)が小さいため、電力の需要と供給のバランスが崩れた際に周波数が変動する速度、いわゆる周波数変化率(RoCoF,Rate of Change of Frequency)が大きくなる。 It is expected that the introduction of asynchronous renewable energy power sources such as solar power generation and wind power generation will increase in the future. A power system with a large proportion of asynchronous machines in the power supply connected to the power system (hereinafter referred to as the asynchronous machine ratio) has a higher rate of motion stored in rotating machines connected to the power system than a power system with a small asynchronous machine ratio. Since the energy (hereinafter referred to as inertia) is small, the speed at which the frequency changes when the balance between power demand and supply is disrupted, the so-called rate of change of frequency (RoCoF), increases.
非同期機率が大きい電力系統においては、電力系統安定化システムSSで火力発電機などの同期機を電制すると慣性が更に小さくなるため、電制実施後の電力系統において同期機や非同期機の電源が脱落する事故(以下、電源脱落事故)が発生した際に周波数が急速に低下し、発電機の保護装置が動作するレベルまで周波数が低下すると発電機保護装置の動作によって多数の発電機が連鎖的に脱落し、ブラックアウトに至るおそれがある。 In a power system with a large proportion of asynchronous machines, when synchronous machines such as thermal power generators are electrified using the power system stabilization system SS, the inertia is further reduced. When a disconnection accident (hereinafter referred to as a power supply disconnection accident) occurs, the frequency rapidly decreases, and if the frequency drops to a level where the generator protection device operates, the generator protection device operates and many generators are chained together. may fall off, leading to a blackout.
本発明が解決しようとする課題は、電制を実施した後の電力系統において電源脱落事故が発生した場合でも、発電機が連鎖脱落しない電制対象を選択する電力系統安定化システムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a power system stabilization system that selects a target for power outage in which generators will not be chained down even if a power outage accident occurs in the power system after power outage has been implemented. It is.
実施形態の電力系統安定化システムは、中央演算装置と、事故検出端末装置と、中央制御装置と、制御端末装置とを持つ。前記制御端末装置が設置される電源は、火力発電を含む同期機の発電所と、太陽光発電と風力発電とのうち少なくとも一方を含む非同期機の再エネ電源サイトと、を含む。また、前記中央演算装置は、電制対象を選択する際、電制実施後の電力系統において電源脱落事故が発生した場合でも電源の連鎖脱落が発生しないことを現在の系統情報に基づいた過渡安定度演算を実施して確認し、電源の連鎖脱落が発生する場合には前記電制対象に選択された同期機を削減し、代わりに非同期機を前記電制対象に選択する。 The power system stabilization system of the embodiment includes a central processing unit, an accident detection terminal device, a central control device, and a control terminal device. The power source where the control terminal device is installed includes a synchronous power plant including thermal power generation, and an asynchronous renewable energy power source site including at least one of solar power generation and wind power generation. In addition, when selecting a power outage target, the central processing unit also performs transient stabilization based on current system information to ensure that even if a power outage accident occurs in the power system after power outage is implemented, a chain reaction of power outages will not occur. If a chain drop of power supplies occurs, the synchronous machine selected as the target for electrical control is removed, and an asynchronous machine is selected as the target for electrical control instead.
他の実施形態の電力系統安定化システムは、中央演算装置と、事故検出端末装置と、中央制御装置と、制御端末装置とを持つ。前記制御端末装置が設置される電源は、火力発電を含む同期機の発電所と、太陽光発電と風力発電とのうち少なくとも一方を含む非同期機の再エネ電源サイトと、を含む。また、前記中央演算装置は、電制対象を選択する際、電力系統の慣性が、オフラインの電力系統解析で予め求めて設定された慣性下限値を下回らないように前記電制対象を選択し、前記慣性が前記慣性下限値を下回る場合には前記電制対象に選択された同期機を削減し、代わりに非同期機を前記電制対象に選択する。 A power system stabilization system according to another embodiment includes a central processing unit, an accident detection terminal device, a central control device, and a control terminal device. The power source where the control terminal device is installed includes a synchronous power plant including thermal power generation, and an asynchronous renewable energy power source site including at least one of solar power generation and wind power generation. In addition, when selecting a power grid target, the central processing unit selects the power grid target so that the inertia of the power system does not fall below an inertia lower limit value determined and set in advance through offline power system analysis, If the inertia is below the inertia lower limit value, the synchronous machine selected as the electrical control target is removed, and an asynchronous machine is selected as the electrical control target instead.
以下、実施形態の電力系統安定化システムを、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a power system stabilization system according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
第1の実施形態の電力系統安定化システムSSAについて説明する。
(First embodiment)
The power system stabilization system SSA of the first embodiment will be described.
第1の実施形態の電力系統安定化システムSSAの中央演算装置9は、電制対象を選択する際に、電制実施後の電力系統において電源脱落事故が発生した場合でも発電機が連鎖脱落しないことを過渡安定度演算で確認する。
The
以下、中央演算装置9の具体的な処理について、図10と図11と図12と図13と図14と図15を参照して説明する。なお、以下の説明において、背景技術で説明した従来の電力系統安定化システムSSと同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。
Hereinafter, specific processing of the
図10は、第1の実施形態の電力系統安定化システムSSAが設置された電力系統Eの構成図である。電力系統安定化システムSSAは、図2に示す従来の電力系統安定化システムSSと比較すると、制御端末装置12が同期機である発電機1に加えて非同期機である太陽光発電設備21と風力発電設備22とを含む再エネ電源サイトにも設置されている点が異なる。電力系統安定化システムSSAの処理構成は図1に示す従来の電力系統安定化システムSSと比べて、発電機(同期機)に加えて再エネ電源(非同期機)を電制対象とするため電制候補データ153の内容と中央演算装置9の処理が異なる。
FIG. 10 is a configuration diagram of a power system E in which the power system stabilization system SSA of the first embodiment is installed. Compared to the conventional power system stabilization system SS shown in FIG. The difference is that it is also installed at a renewable energy power source site including
従って、以下では同期機に加えて非同期機を電制対象とする電力系統安定化システムSSAの中央演算装置9の処理を中心に説明する。
Therefore, the following description will focus on the processing of the
図11は、電力系統安定化システムSSAが電制可能な電源、すなわち制御端末装置12が設置された非同期機を含む電制候補の電源を記録した電制候補データ153の一例を示す図である。電制候補データ153は、想定事故の監視点毎に設けられてもよい。電力系統安定化システムSSAの電制対象選択部105aは、電制候補データ153に設定された非同期機を含む電制候補の電源NGA台の中から電制対象を選択する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of power
図12は、中央演算装置9による処理の一例を示すフローチャートである。図12のフローチャートの処理は、図3に示す従来の電力系統安定化システムSSの処理を示すフローチャートと比べて、ステップS101~S108を追加した点が異なる。図12に示すように中央演算装置9は、ステップS1~S6の一連の処理によって当該想定事故の電制対象を選択し、ステップS5で安定と判定した後、解析条件設定手段103は、電源脱落事故を解析条件に追加する(ステップS101)。次に、安定度判定手段104は、ステップS101で設定された解析条件に基づいて過渡安定度演算を行う(ステップS102)。
FIG. 12 is a flowchart showing an example of processing by the
図13は、ステップS101で設定した解析条件の一例を示す図である。図13は、図5に示した想定事故番号が「1」の事故の例を示しており、時刻tFで想定事故(A変電所 X送電線 3Φ6LG)が発生、時刻tCで事故除去(A変電所 X送電線 3Φ6LO)、時刻tGSで発電機SG1とSG2の電制を実施、時刻tGDで電源脱落事故が発生する条件が設定されている。電源脱落事故は、例えば、現在の系統状態において想定可能な最も厳しい事故条件を設定する。具体的には、電源脱落事故として、電力系統に連系する発電所のうち最も出力が大きい発電所の全発電機の脱落事故を設定する。電源脱落事故が発生するタイミングtGDは、想定事故および電制によって発生した電力動揺が十分に収束したタイミングに設定し、tFを起点(0秒)とすれば、例えば10秒程度とする。タイミングtGDは、ステップS4の過渡安定度演算結果を参照して、電力動揺が一定の範囲内に収束するタイミングを確認して設定してもよい。 FIG. 13 is a diagram showing an example of the analysis conditions set in step S101. Fig. 13 shows an example of an accident with the assumed accident number "1" shown in Fig. 5 , where the assumed accident ( A substation A substation X transmission line 3Φ6LO), power cutoff of generators SG1 and SG2 is implemented at time t GS , and conditions are set for a power outage accident to occur at time t GD . For example, a power supply failure accident sets the most severe accident condition imaginable in the current system state. Specifically, the power failure accident is set as the failure of all generators at the power plant with the highest output among the power plants connected to the power grid. The timing t GD at which the power supply failure accident occurs is set to the timing when the power fluctuations caused by the assumed accident and the power outage have sufficiently converged, and if t F is taken as the starting point (0 seconds), it is set to, for example, about 10 seconds. The timing t GD may be set by referring to the transient stability calculation result in step S4 and confirming the timing at which the power fluctuation converges within a certain range.
図14は、ステップS102で実施した過渡安定度演算の結果の一例を示す図である。時刻tGDで電源脱落事故が発生した後、周波数fが低下している。このときの周波数fが低下する速度のことを周波数変化率(以下、RoCoF)という。 FIG. 14 is a diagram showing an example of the results of the transient stability calculation performed in step S102. After the power failure accident occurred at time t GD , the frequency f has decreased. The rate at which the frequency f decreases at this time is called the rate of change of frequency (hereinafter referred to as RoCoF).
図15は、RoCoFと周波数変動の関係を示す図である。図15に示す不安定ケースのように、慣性が小さい電力系統ではRoCoFが大きく、周波数fが急速に低下する。周波数fが、発電機保護装置が動作するレベルfUFRまで低下すると、多数の発電機が保護装置の動作によって連鎖的に脱落し、周波数fはますます低下、最終的にはブラックアウトに至るおそれがある。 FIG. 15 is a diagram showing the relationship between RoCoF and frequency fluctuation. As in the unstable case shown in FIG. 15, in a power system with small inertia, RoCoF is large and the frequency f rapidly decreases. If the frequency f drops to the level f UFR at which the generator protection device operates, a large number of generators will drop out due to the operation of the protection device, and the frequency f will further decrease, eventually leading to a blackout. There is.
そこで、第1の実施形態に係る中央演算装置9による処理では、安定度判定手段104で、図15に示す安定ケースのように、電源脱落事故が発生しても周波数fが発電機保護装置の動作レベルfUFRまで下がらず、かつ回復することを確認する(ステップS103)。この確認は、所定時間後に周波数fが発電機保護装置の動作レベルfUFRまで下がっていないことを確認することによって行ってもよいし、周波数fが最も低下している状態を確認し、その後に回復していること確認することによって行ってもよい。ステップS103において安定度判定手段104は、周波数fが発電機保護装置の動作レベルfUFRまで下がらないとき周波数異常低下なし、周波数fが発電機保護装置の動作レベルfUFRを下回るとき周波数異常低下あり、と判定する。
Therefore, in the processing by the
ステップS103で周波数異常低下ありと判定した場合、電制対象選択手段105は、最後に選択された同期機を電制対象から除外し(ステップS104)、新たな電制対象として非同期機を選択する(ステップS105)。ステップS105で非同期機を電制対象に選択する処理は、例えば、非特許文献2に記載されている再エネ電源(非同期機)を電制対象とする電力系統安定化システムにおける電制対象の選択方法を適用することができる。
If it is determined in step S103 that there is an abnormal frequency drop, the power restriction target selection means 105 excludes the last selected synchronous machine from the power restriction target (step S104), and selects an asynchronous machine as a new power restriction target. (Step S105). The process of selecting an asynchronous machine as a target for power cut in step S105 is, for example, selection of a target for power cut in a power system stabilization system that targets a renewable energy power source (asynchronous machine) as a target for power cut, as described in
次に解析条件設定手段103は、ステップS105で選択した電制対象を電制する条件を含む解析条件を設定する(ステップS106)。 Next, the analysis condition setting means 103 sets analysis conditions including conditions for electrically controlling the electrically controlled object selected in step S105 (step S106).
次に安定度判定手段104は、ステップS106で設定された解析条件に基づいて過渡安定度演算を行い(ステップS107)、ステップS107の過渡安定度演算の結果に基づき、同期安定性を判定する(ステップS108)。ステップS108で安定と判定した場合、安定度判定手段104は、ステップS101へ処理を戻す。 Next, the stability determining means 104 performs a transient stability calculation based on the analysis conditions set in step S106 (step S107), and determines synchronous stability based on the result of the transient stability calculation in step S107 ( Step S108). If it is determined in step S108 that the stability is stable, the stability determining means 104 returns the process to step S101.
ステップS108で不安定と判定した場合、安定度判定手段104は、ステップS105へ処理を戻す。この場合、電制対象選択手段105は、ステップS105で電制対象に非同期機を追加で選択し、ステップS108において同期安定性の判定が安定になるまで処理を繰り返す。
If it is determined in step S108 that the stability is unstable, the stability determining means 104 returns the process to step S105. In this case, the power restriction
ステップS103で周波数異常低下なしと判定した場合、電制対象選択手段105は、すべての想定事故の安定度判定を完了したか否かを判定する(ステップS7)。すべての想定事故の安定度判定を完了していないと判定した場合、電制対象選択手段105は、ステップS3へ処理を戻し、次の想定事故の安定度判定を行う。すべての想定事故の安定度判定を完了したと判定した場合、電制対象選択手段105は、制御テーブル154を設定して(ステップS8)、本フローチャートの処理を終了する。 If it is determined in step S103 that there is no abnormal frequency drop, the electrical control target selection means 105 determines whether stability determinations for all hypothetical accidents have been completed (step S7). If it is determined that the stability determinations for all hypothetical accidents have not been completed, the electrical control target selection means 105 returns the process to step S3 and performs the stability determination for the next hypothetical accident. If it is determined that the stability determinations for all hypothetical accidents have been completed, the electrical control target selection means 105 sets the control table 154 (step S8), and ends the processing of this flowchart.
以上説明したように、第1の実施形態の電力系統安定化システムでは、電制実施後の電力系統において電源脱落事故が発生した場合でも電源の連鎖脱落が発生しない電制対象を選択することができる。また、第1の実施形態の電力系統安定化システムでは、オンライン系統情報に基づいた過渡安定度演算を行って電源の連鎖脱落が発生しないことを確認するので、現在の系統状態に応じた電制対象の選択が可能であり、過剰に同期機を残すような制約が生じない。 As explained above, in the power system stabilization system of the first embodiment, even if a power failure accident occurs in the power system after power outage is implemented, it is possible to select a power outage target that will not cause a chain reaction of power outages. can. In addition, the power system stabilization system of the first embodiment performs transient stability calculations based on online system information to confirm that chain dropouts of power supplies do not occur. It is possible to select the target, and there is no restriction such as leaving an excessive number of synchronous machines.
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態の電力系統安定化システムSSBについて説明する。
(Second embodiment)
Next, a power system stabilization system SSB according to a second embodiment will be described.
第2の実施形態の電力系統安定化システムSSBの中央演算装置9は、電制対象を選択する際に、一定の慣性を残すように電制対象を選択する。
When the
以下、中央演算装置9の具体的な処理について、図16と図17と図18と図19を参照して説明する。なお、以下の説明において、従来技術または第1の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。
Hereinafter, specific processing of the
図16は、第2の実施形態に係る周波数のシミュレーション波形の一例を示す図である。図16は、机上(オフライン)で事前に電力系統解析を行って求めた慣性の大きさと周波数変動の関係を示す図である。図16に示す不安定ケースのように、非同期機率が大きい電力系統は慣性が小さいため、電源脱落事故が発生した後のRoCoFが大きく、周波数fが発電機保護の動作レベルfUFRを下回ってブラックアウトに至るおそれがある。一方、図16に示す安定ケースのように、非同期機率が小さい電力系統は慣性が大きいため、RoCoFが小さく周波数異常低下は生じにくい。 FIG. 16 is a diagram showing an example of a frequency simulation waveform according to the second embodiment. FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the magnitude of inertia and frequency fluctuation, which was obtained by performing a power system analysis on a desk (offline) in advance. As shown in the unstable case shown in Figure 16, a power system with a large asynchronous machine ratio has a small inertia, so the RoCoF after a power supply failure occurs is large, and the frequency f falls below the operating level f UFR of generator protection, resulting in a black state. There is a risk of going out. On the other hand, as in the stable case shown in FIG. 16, a power system with a small asynchronous machine ratio has a large inertia, so the RoCoF is small and abnormal frequency drops are unlikely to occur.
非同期機率と周波数変動にはこのような関係があることから、電力系統安定化システムSSBの中央演算装置9は、電制対象を選択する際に慣性(以下、SIRと称する。SIRは、Synchronous Inertial Responseの略である)が所定の慣性(以下、SIR下限値と称する)より小さくならないように電制対象を選択する。
Since there is such a relationship between the asynchronous machine rate and frequency fluctuation, the
図17は、中央演算装置9の処理の一例を示すフローチャートである。図17のフローチャートの処理は、図3に示す従来の電力系統安定化システムSSの処理を示すフローチャートと比べて、ステップS201とステップS104~S108を追加した点が異なる。図17に示すように中央演算装置9は、ステップS1~S6の一連の処理によって当該想定事故の電制対象を選択し、ステップS5で安定と判定した後、電制対象選択手段105は、式(3)に示す条件式を用いて、SIRがSIR下限値より大きいことを確認する(ステップ201)。SIRは、例えば、式(4)で求める。
FIG. 17 is a flowchart showing an example of processing by the
SIR > SIR下限値 ・・・(3) SIR > SIR lower limit value...(3)
SIR = Σ(Hi・PMVAi),i=1~NG ・・・(4) SIR = Σ(H i・P MVAi ), i=1~ NG ...(4)
ここで、SIRは電力系統に連系している同期機に蓄えられている運動エネルギーの総和[MVA・秒]、Hiは同期機iの単位慣性定数[秒]、PMVAは同期機iの設備容量[MVA]、NGは連系している同期機の数である。(4)式に関する説明は、例えば、非特許文献3に述べられている。SIR下限値は、オフラインの電力系統解析で求め、予め中央演算装置9の記憶装置150に設定しておく。
Here, SIR is the total sum of kinetic energy [MVA seconds] stored in the synchronous machines connected to the power grid, H i is the unit inertia constant of the synchronous machine i [seconds], and P MVA is the unit inertia constant of the synchronous machine i The installed capacity [MVA] of NG is the number of interconnected synchronous machines. An explanation regarding equation (4) is given in, for example,
なお、SIR下限値は、例えば、電力系統の特性や、電力系統に連系している同期機の数などによって、電力系統毎に異なる。SIR下限値は、式(3)に示す条件式に対して厳しい値、つまり、ステップS201において式(3)の条件を満たさないと判定される傾向が強くなるような大きめの値を予め設定しておいてもよい。SIR下限値は、例えば、電制を行っていないときのSIRの最大値に対する割合(比率)、言い換えれば、電力系統に連系可能な同期機が全て連系している条件でのSIRに対する割合で設定してもよい。 Note that the SIR lower limit value differs for each power system depending on, for example, the characteristics of the power system and the number of synchronous machines connected to the power system. The SIR lower limit value is set in advance to a value that is strict with respect to the conditional expression shown in equation (3), that is, a large value that increases the tendency for it to be determined that the condition of equation (3) is not satisfied in step S201. You can leave it there. The SIR lower limit value is, for example, the ratio (ratio) to the maximum value of SIR when no electricity is cut off, or in other words, the ratio to SIR under the condition that all synchronous machines that can be connected to the power grid are connected. You can also set it with
図18は、SIR下限値を求める際のオフラインの電力系統解析の条件と結果の一例を示す図である。オフラインの電力系統解析では、想定される様々な系統条件の解析用系統モデル、例えば電力需要の大きさや発電機の運転状態(運転している同期機およびその出力や瞬動予備力、非同期機の発電状態)が異なる複数の電力系統の解析用系統モデルを作成し、それぞれの解析用系統モデルについて電源脱落事故を模擬した過渡安定度演算を行う。複数の電力系統の解析用系統モデルには、例えば季節や時間帯などの時間的な要素が異なるものを含んでもよい。図18に示す例では、NS個の系統条件(解析用系統モデル)についてSIRと、電源脱落事故時の過渡安定度演算結果に基づいて電源脱落事故後の周波数fが発電機保護の動作レベルfUFRを下回るか否かを式(5)で判定した結果を記録している。周波数fの判定結果は、式(5)の条件が成立するときを「OK」、成立しないときを「NG」としている。 FIG. 18 is a diagram showing an example of the conditions and results of offline power system analysis when determining the SIR lower limit value. In offline power system analysis, we use a system model for analysis of various assumed system conditions, such as the magnitude of power demand and the operating status of generators (operating synchronous machines and their output, spinning reserve, and asynchronous machines). Analytical system models are created for multiple power systems with different power generation conditions (power generation status), and transient stability calculations are performed for each analytical system model simulating a power supply disconnection accident. Analytical system models for a plurality of power systems may include models with different temporal elements, such as seasons and time zones, for example. In the example shown in Fig. 18, the frequency f after a power supply failure is determined to be the operating level for generator protection based on the SIR for N S system conditions (system model for analysis) and the transient stability calculation results at the time of a power supply failure. The result of determining whether or not the value is below f UFR using equation (5) is recorded. The determination result of the frequency f is "OK" when the condition of equation (5) is satisfied, and "NG" when the condition is not satisfied.
f > fUFR ・・・(5) f > f UFR ...(5)
図19は、図18に示す周波数fの判定結果から、SIRの値に基づいて解析用系統モデルの数の分布を表した図である。斜線四角は判定結果が「NG」の解析用系統モデル、白色四角は判定結果が「OK」の解析用系統モデルを示す。一般に、SIRが大きい解析用系統モデルである程、判定結果が「OK」となる傾向にある。 FIG. 19 is a diagram showing the distribution of the number of analytical system models based on the SIR value from the determination result of the frequency f shown in FIG. 18. A diagonal line square indicates an analysis system model with a determination result of "NG", and a white square indicates an analysis system model with a determination result of "OK". Generally, the larger the SIR of the analytical system model, the more likely the determination result will be "OK."
式(6)を用いて、判定結果が「NG」の解析用系統モデルのSIRの内、値が最大のものをSIRNG_maxとして求める。 Using equation (6), among the SIRs of the analytical system models whose determination result is "NG", the one with the largest value is determined as SIR NG_max .
SIRNG_max = max(SIRi) ・・・(6) SIR NG_max = max(SIR i )...(6)
ここで、iは判定結果が「NG」の解析用系統モデルの番号である。 Here, i is the number of the analytical system model for which the determination result is "NG".
次に式(7)を用いて、判定結果が「OK」の解析用系統モデルのSIRの内、SIRNG_maxより値が大きく、最小のSIRをSIR下限値として選択する。 Next, using equation (7), among the SIRs of the analysis system model for which the determination result is "OK", the smallest SIR whose value is larger than SIR NG_max is selected as the SIR lower limit value.
SIR下限値 = min(SIRj) ・・・(7) SIR lower limit value = min(SIR j )...(7)
ここで、jは判定結果が「OK」、かつ、式(8)の条件が成り立つ解析用系統モデルの番号である。 Here, j is the number of the analytical system model for which the determination result is "OK" and the condition of equation (8) is satisfied.
SIRj > SIRNG_max ・・・(8) SIR j > SIR NG_max ...(8)
ステップS201で式(3)の条件を満たさないと判定した場合、電制対象選択手段105は、最後に選択された同期機を電制対象から除外し(ステップS104)、新たな電制対象として非同期機を選択する(ステップS105)。 If it is determined in step S201 that the condition of formula (3) is not satisfied, the power restriction target selection means 105 excludes the last selected synchronous machine from the power restriction target (step S104), and selects it as a new power restriction target. An asynchronous machine is selected (step S105).
次に解析条件設定手段103は、ステップS105で選択した電制対象を電制する条件を含む解析条件を設定する(ステップS106)。 Next, the analysis condition setting means 103 sets analysis conditions including conditions for electrically controlling the electrically controlled object selected in step S105 (step S106).
次に安定度判定手段104は、ステップS106で設定された解析条件に基づいて過渡安定度演算を行い(ステップS107)、ステップS107の過渡安定度演算の結果に基づき、同期安定性を判定する(ステップS108)。ステップS108で安定と判定した場合、安定度判定手段104は、ステップ201へ処理を戻す。 Next, the stability determining means 104 performs a transient stability calculation based on the analysis conditions set in step S106 (step S107), and determines synchronous stability based on the result of the transient stability calculation in step S107 ( Step S108). When it is determined in step S108 that the stability is stable, the stability determining means 104 returns the process to step S201.
ステップS108で不安定と判定した場合、安定度判定手段104は、ステップS105へ処理を戻す。この場合、電制対象選択手段105は、ステップS105で電制対象に非同期機を追加で選択し、ステップS108において同期安定性の判定が安定になるまで処理を繰り返す。 If it is determined in step S108 that the stability is unstable, the stability determining means 104 returns the process to step S105. In this case, the power restriction target selection means 105 additionally selects an asynchronous machine as a power restriction target in step S105, and repeats the process until the determination of synchronous stability becomes stable in step S108.
ステップS201で式(3)の条件を満たすと判定した場合、電制対象選択手段105は、すべての想定事故の安定度判定を完了したか否かを判定する(ステップS7)。すべての想定事故の安定度判定を完了していないと判定した場合、電制対象選択手段105は、ステップS3へ処理を戻し、次の想定事故の安定度判定を行う。すべての想定事故の安定度判定を完了したと判定した場合、電制対象選択手段105は、制御テーブル154を設定して(ステップS8)、本フローチャートの処理を終了する。 If it is determined in step S201 that the condition of formula (3) is satisfied, the electrical control target selection means 105 determines whether stability determinations for all hypothetical accidents have been completed (step S7). If it is determined that the stability determinations for all hypothetical accidents have not been completed, the electrical control target selection means 105 returns the process to step S3 and performs the stability determination for the next hypothetical accident. If it is determined that the stability determinations for all hypothetical accidents have been completed, the electrical control target selection means 105 sets the control table 154 (step S8), and ends the processing of this flowchart.
以上説明したように、第2の実施形態の電力系統安定化システムでは、電制実施後の電力系統において電源脱落事故が発生した場合でも電源の連鎖脱落が発生しない電制対象を選択することができる。また、第2の実施形態の電力系統安定化システムでは、オフラインの電力系統解析で求めたSIR下限値を電力系統安定化システムに予め設定しておき、SIRがSIR下限値を下回らないように電制対象を選択するので、電力系統安定化システムでは電源脱落事故を追加した過渡安定度演算を行う必要がないので演算負担の増加が少なく、システムのコストを抑制できる。 As explained above, in the power system stabilization system of the second embodiment, even if a power supply failure accident occurs in the power system after power outage is implemented, it is possible to select a power outage target that will not cause a chain reaction of power outages. can. In addition, in the power system stabilization system of the second embodiment, the SIR lower limit value obtained through offline power system analysis is set in advance in the power system stabilization system, and the power system is configured to prevent the SIR from falling below the SIR lower limit value. Since the control target is selected, the power system stabilization system does not need to perform transient stability calculations that include power supply dropout accidents, so the increase in calculation load is small and the cost of the system can be suppressed.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
SS・・・電力系統安定化システム、E・・・電力系統、N・・・給電情報網、1・・・発電機(同期機)、2・・・母線、3・・・送電線または変圧器、4・・・遮断器(CB)、5・・・電流計測器(CT)、6・・・電圧計測器(VT)、7・・・事故除去リレーシステム、8・・・通信設備、9・・・中央演算装置、10・・・中央制御装置、11・・・事故検出端末装置、12・・・制御端末装置、21・・・太陽光発電設備、22・・・風力発電設備、101・・・系統情報収集手段、102・・・系統モデル作成手段、103・・・解析条件設定手段、104・・・安定度判定手段、105・・・電制対象選択手段、106・・・電制対象決定手段、107・・・事故種別検出手段、108・・・制御手段
SS: Power system stabilization system, E: Power system, N: Power supply information network, 1: Generator (synchronous machine), 2: Bus bar, 3: Transmission line or
Claims (2)
系統事故発生時に事故種別を判定して当該事故種別の情報を前記中央制御装置へ送信する事故検出端末装置と、
前記事故検出端末装置から受信した前記事故種別の情報と前記中央演算装置から受信した前記制御テーブルとを照合して前記電制対象を決定し、電制指令を送信する前記中央制御装置と、
前記中央制御装置から受信した前記電制指令に従って、前記電制対象に決定された電源を前記電力系統から解列させる制御端末装置と、を備える電力系統安定化システムであって、
前記制御端末装置が設置される電源は、火力発電を含む同期機の発電所と、太陽光発電と風力発電とのうち少なくとも一方を含む非同期機の再エネ電源サイトと、を含み、
前記中央演算装置は、前記電制対象を選択する際、電制実施後の前記電力系統において電源脱落事故が発生した場合でも電源の連鎖脱落が発生しないことを現在の系統情報に基づいた過渡安定度演算を実施して確認し、電源の連鎖脱落が発生する場合には前記電制対象に選択された同期機を削減し、代わりに非同期機を前記電制対象に選択することを特徴とした電力系統安定化システム。 Collect current system information and create a system model for analysis, perform transient stability calculations for multiple hypothetical accidents, select electrical control targets necessary to maintain synchronized stability of the power system, and set them in the control table. and a central processing unit that repeatedly transmits the control table to the central control unit;
an accident detection terminal device that determines an accident type when a system accident occurs and transmits information on the accident type to the central control device;
the central control unit that determines the electricity control target by comparing information on the accident type received from the accident detection terminal device with the control table received from the central processing unit, and transmits an electricity control command;
An electric power system stabilization system comprising: a control terminal device that disconnects the power source determined to be subject to electric power restriction from the electric power system according to the electric power restriction command received from the central control device,
The power source where the control terminal device is installed includes a synchronous machine power plant including thermal power generation, and an asynchronous machine renewable energy power source site including at least one of solar power generation and wind power generation,
When selecting the power outage target, the central processing unit performs transient stability based on current system information to ensure that even if a power outage accident occurs in the power system after power outage is implemented, a chain loss of power supplies will not occur. The present invention is characterized in that the synchronous machine selected to be the target of the electric power restriction is removed and an asynchronous machine is selected as the target of the electric power control in its place. Power grid stabilization system.
系統事故発生時に事故種別を判定して当該事故種別の情報を前記中央制御装置へ送信する事故検出端末装置と、
前記事故検出端末装置から受信した前記事故種別の情報と前記中央演算装置から受信した前記制御テーブルとを照合して前記電制対象を決定し、電制指令を送信する前記中央制御装置と、
前記中央制御装置から受信した前記電制指令に従って、前記電制対象に決定された電源を前記電力系統から解列させる制御端末装置と、を備える電力系統安定化システムであって、
前記制御端末装置が設置される電源は、火力発電を含む同期機の発電所と、太陽光発電と風力発電とのうち少なくとも一方を含む非同期機の再エネ電源サイトと、を含み、
前記中央演算装置は、前記電制対象を選択する際、前記電力系統の慣性が、オフラインの電力系統解析で予め求めて設定された慣性下限値を下回らないように前記電制対象を選択し、前記慣性が前記慣性下限値を下回る場合には前記電制対象に選択された同期機を削減し、代わりに非同期機を前記電制対象に選択することを特徴とした電力系統安定化システム。 Collect current system information and create a system model for analysis, perform transient stability calculations for multiple hypothetical accidents, select electrical control targets necessary to maintain synchronized stability of the power system, and set them in the control table. and a central processing unit that repeatedly transmits the control table to the central control unit;
an accident detection terminal device that determines an accident type when a system accident occurs and transmits information on the accident type to the central control device;
the central control unit that determines the electricity control target by comparing information on the accident type received from the accident detection terminal device with the control table received from the central processing unit, and transmits an electricity control command;
An electric power system stabilization system comprising: a control terminal device that disconnects the power source determined to be subject to electric power restriction from the electric power system according to the electric power restriction command received from the central control device,
The power source where the control terminal device is installed includes a synchronous machine power plant including thermal power generation, and an asynchronous machine renewable energy power source site including at least one of solar power generation and wind power generation,
When selecting the electrical power restriction target, the central processing unit selects the electrical power restriction target so that the inertia of the power system does not fall below an inertia lower limit value determined and set in advance through offline power system analysis; A power system stabilization system characterized in that, when the inertia is less than the inertia lower limit value, the synchronous machine selected as the target of power restriction is removed, and an asynchronous machine is selected as the target of power restriction instead.
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